CN101157768B - 一种超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超疏水高密度聚乙烯薄膜及其制备方法。首先称取一定量的高密度聚乙烯颗粒于100～140℃溶解于二甲苯中，形成浓度为1～50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；再往高密度聚乙烯溶液中加入为溶液体积的1％～60％的乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上，在相对湿度为60～75％，温度为5～25℃的环境下干燥8～12小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。本发明是一种生产简单、性能稳定、成本低廉的超疏水高密度聚乙烯薄膜。提供的方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种在大气环境中制备超疏水高密度聚乙烯薄膜的方法。
背景技术
众所周知，固体表面的润湿性由表面的化学组成和表面粗糙度决定。在表面能最低的光滑固体表面的接触角最多只能提高到120℃，而在自然环境中却存在大量超疏水的表面(材料表面与水的接触角大于150°，并且水滴在表面上有较小的滚动角)，最典型的就是荷叶表面，水滴在荷叶表面通常形成亮晶晶的球形水珠，这些水珠不能稳定地停留在荷叶表面，在微风或外界的作用力下，只要稍微摇动荷叶，其表面的水珠便会滚落并带走荷叶表面的灰尘，起到自清洁的作用。除了荷叶以外，自然界中还存在大量的超疏水表面，如芋头叶、鸟的羽毛、蝴蝶的翅膀等。
由于液体在超疏水表面上的接触面积非常小，超疏水表面上的氧化、腐蚀、电流传导、霜冻等可以得到有效的抑制。因此，超疏水表面材料在工农业生产和日常生活中具有广泛的应用前景，已经引起了广泛的研究兴趣。但要使超疏水材料真正产业化并得到广泛的应用，超疏水表面的制备是关键，也是基础。近年来，有很多方法被用来构建超疏水表面，如江雷等在《Angew.Chem.Int.Ed.》2004，43，4338-4341上报道了利用电纺技术制备类荷叶状的超疏水表面，其接触角为160.4±1.2°；金美花等在《Advanced Materials》2005，17，1977-1981上报道了利用氧化铝为模板制备超疏水聚苯乙烯薄膜；Poncin-Epaillard等在《Surface&Coatings Technology》2006，200，5296-5305上报道了利用等离子体技术制备透明的超疏水聚乙烯薄膜，其接触角达到170°；除了以上方法以外，还有溶胶-凝胶法、氟化涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、机械拉伸法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程，难以产业化。因此发明一种简单而又易于产业化的技术制备超疏水表面是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法包括如下步骤：
(1)、称取一定量的高密度聚乙烯颗粒于100～140℃溶解于二甲苯中，形成浓度为1～50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；
(2)、往高密度聚乙烯溶液中加入为溶液体积的1％～60％的乙醇；
(3)、采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上，在相对湿度为60～75％，温度为5～25℃的环境下干燥8～12小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。
本发明的超疏水薄膜所用的溶剂是：二甲苯。
本发明所用的乙醇是无水乙醇或95％的乙醇。
本发明的超疏水高密度聚乙烯薄膜的基底是玻璃、陶瓷、金属或硅晶片。
本发明的超疏水高密度聚乙烯薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0～40℃、相对湿度为30％～90％的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。
本发明的具有超疏水性的高密度聚乙烯薄膜的制备方法操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的超疏水高密度聚乙烯薄膜的扫描电镜图；
图2是本发明实施例1获得的超疏水高密度聚乙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。
实施例1：
首先，称取0.3克高密度聚乙烯颗粒于120℃溶解于30ml二甲苯中，形成浓度为10mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯溶液中加入3ml无水乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为75％，温度为5℃的环境下干燥10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。参见图1和图2，用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为160±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。
实施例2：
首先，称取0.3克高密度聚乙烯颗粒于100℃溶解于30ml二甲苯中，形成浓度为10mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯溶液中加入3ml的95％的乙醇；采用流延法将添加95％的乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在陶瓷基底上，在相对湿度为60％，温度为25℃的环境下干燥8小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为150±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。
实施例3：
首先，称取0.03克高密度聚乙烯颗粒于140℃溶解于30ml二甲苯中，形成浓度为1mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯溶液中加入0.3ml无水乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在金属基底上，在相对湿度为70％，温度为20℃的环境下干燥10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为155±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。
实施例4：
首先，称取1.5克高密度聚乙烯颗粒于110℃溶解于30ml二甲苯中，形成浓度为50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯溶液中加入18ml的95％的乙醇无水乙醇；采用流延法将添加95％的乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在硅晶片基底上，在相对湿度为65％，温度为10℃的环境下干燥10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为160±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。
实施例5：
首先，称取0.6克高密度聚乙烯颗粒于120℃溶解于30ml二甲苯中，形成浓度为20mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯溶液中加入3ml无水乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为60％，温度为5℃的环境下干燥10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为160±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。
Claims (3)
1.一种超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征是：制备步骤包括：
(1)、称取一定量的高密度聚乙烯颗粒于100～140℃溶解于二甲苯中，形成浓度为1～50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；
(2)、往高密度聚乙烯溶液中加入为溶液体积的1％～60％的乙醇；
(3)、采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上，在相对湿度为60～75％，温度为5～25℃的环境下干燥8～12小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征为：所述的乙醇为无水乙醇或95％的乙醇。
3.根据权利要求1所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法，其特征为：所述的基底是玻璃、陶瓷、金属或硅晶片。
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